Rapid and inexpensive synthesis of liter-scale SiC aerogels

比例(比率) 材料科学 纳米技术 量子力学 物理
作者
Lujia Han,Shile Chen,Honghua Li,Yanhao Dong,Chang‐An Wang,Jiangtao Li
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1) 被引量:8
标识
DOI:10.1038/s41467-024-51278-w
摘要

Ceramic aerogels are promising materials for thermal insulation and protection under harsh environments. Yet current synthesis methods fail to provide an energy-, time-, and cost-effective route for high-throughput production and large-scale applications, especially for non-oxide ceramic aerogels. Here we reported a way to synthesize SiC aerogels within seconds and over liter scale, with a demonstrated throughput of ~16 L min−1 in a typical lab experiment. The key lies in renovated combustion synthesis and a fast expansion from powder reactants to aerogel products over 1000% in volume. The synthesis process is self-sustainable and requires minimal energy input. The product is very cheap, with an estimated price of ~$0.7 L−1 (~$7 kg−1). The obtained SiC aerogels have excellent thermo-mechanical properties, including low thermal conductivity, high elasticity, and damage tolerance. Our invention not only offers a practical pathway for large-scale applications of ceramic aerogels, but also calls for rethinking of combustion synthesis in one-step conversion from raw chemicals to bulk products ready for practical applications. Damage-tolerant ceramic aerogels are valuable, yet their synthesis is time-consuming and expensive. Here we report a facile, low-cost combustion synthesis of SiC aerogels, at Liter scale. Further technological development may enable game-changer aerogels for extreme-environment applications.
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